红外线二氧化碳分析仪在室内空气污染治理中的应用
GXH-3010E型便携式红外线二氧化碳分析仪，对空气中各种污染物进行治理以及开发新型空气净化设备这一课题进行了研究。目的是开发一种新型、的空气净化设备，对室内空气中的各种污染物进行净化。
GXH-3010E型便携式
红外线二氧化碳分析仪是根据比尔定律和气体对红外线的选择性吸收原理设计而成的[7]。采用时间双光束系统，气体滤波及半导体检测器。红外光源发出的红外线能量为I0，它通过一个长度为L的气室之后，能量变为I1，当气室中有CO2存在时，CO2能够吸收红外线能量，能量I1满足下式：
＝I0e－KCL
式中，K是气体的红外线吸收系数，C是被测气体的浓度，L是气室的长度。
K表示的是气体吸收特征的一个系数，当气体的种类一定时，K就确定。CO2的特征吸收波长是4.26 微米，也就是说CO2对4.26微米的红外线能量有强烈的吸收，选定3.9微米波长为参比波长，因为CO2气体在这一区域不吸收红外线能量。当气室长度L一定时，从上式可以看出，I1的大小仅与气体浓度有关，测量出I1的大小就等于测量出气体浓度的变化。
??本仪器的测量范围为0～10000 PPM CO2，线性度≤±2％ F.S，能够满足测量室内空气中CO2的需要。
2.1 在CO2污染物治理中的应用
CO2是空气中的主要污染物之一，是导致“温室效应”的主要气体，它主要来源于煤、石油、天然气等燃料的燃烧以及工业废气的排放。空气中CO2的本底浓度为400ppm左右，但近年来，空气中的CO2含量有逐渐升高的趋势。据统计，从产业革命初期到20世纪90年代，空气中的CO2含量增加了25%。空气中CO2含量的增加对气候的影响主要是导致气候变暖。因此，对空气中的CO2进行治理具有战略意义。
CO2也是室内空气中的主要污染物之一，是室内和公共场所重要的检测指标之一。国家标准[8]规定了室内空气中CO2的浓度限值为0.10%（小时平均值）。清洁空气中一般含二氧化碳0.03% ~ 0.04% 。大城市空气中的二氧化碳可达0.04% ~ 0.05% 。
在人群密集的公共场所，以及相对封闭的居家环境中，CO2浓度往往较高。室内空气中的CO2主要来源于人体的呼吸、燃料燃烧和生物发酵。室内CO2的浓度水平受人均占有面积、吸烟和燃料燃烧等因素影响。正常情况下，室内CO2的浓度较低（<0.07%），但是由于人群聚集、燃料燃烧等因素，可使室内CO2的浓度增高。在我国北方，由于冬季燃煤、烹饪及分散式取暖，加上通风不良，室内二氧化碳浓度可达2.0%以上[2]。二氧化碳属于呼吸中枢兴奋剂，为生理需要，但二氧化碳浓度超过一定范围时，可对人体产生危害，二氧化碳对人体的主要危害见表1[3]。
表1 二氧化碳卫生学意义
CO2浓度，% 人体症状
0.07 人体感觉良好
0.10 个别敏感者有不舒适感
0.15 不舒适感明显
0.20 室内卫生状况明显恶化
0.30 人们出现明显头痛
4 出现头痛等神经症状
> 8 可引起死亡
如果人长期在高浓度的CO2环境下工作、生活会使人精神不振，工作效率低下。因此，对室内环境中的CO2治理显得十分重要。目前市场上出现了部分空气净化器产品，但是大部分采用过滤―吸附原理净化空气中的污染物，因而对空气中的CO2基本上没有净化功能。
采用新型空气净化技术，能净化空气中的CO2、SO2、NO2、H2S等酸性气体污染物，净化流程图如图1所示[9-10]。 图1?空气净化设备净化室内空气中CO2流程图
1―CO2 气体钢瓶; 2―空气压缩机; 3―阀;
4―流量计; 5―混合器; 6―红外线CO2分析仪;
7―净化单元主体; 8―贮槽; 9―泵 分别在空气净化设备的进风口、出风口用便携式红外线CO2分析仪测量空气中CO2的含量，分别为Cin和Cout，则空气净化设备对空气中微量CO2污染物的一次性净化效率η为
η＝ （Cin－Cout）/ Cin
分别改变空气净化设备的结构参数和操作参数，用红外线CO2分析仪测量各种情况下空气净化设备对CO2污染物的一次性净化效率η，为合理设计空气净化设备、优化空气净化设备的操作参数提供理论依据。
在室内空气质量评价体系中的应用
早在19世纪初，美国的Max von Pettenkofer教授就提出了用空气中CO2的含量来衡量室内空气质量的好坏[11]。Pettenkofer教授认为，空气中CO2的浓度限值应保持在1000ppm以下，只有这样，才能保证人们摄入足够的新鲜空气，即每人25 m3/h。这一观点被广泛接受并普遍应用于影剧院、报告厅、礼堂、会议室、候车厅等公共场所的室内空气质量监测。一直到现在，CO2仍被作为评价室内空气是否清洁的重要判据之一。许多国家也制定了室内空气中CO2的卫生标准，并以次来判断室内空气质量的好坏。
我国的国家标准GB/T 17094－1997规定了室内空气中CO2的浓度限值为0.10%（小时平均值）[8]。日本制定了详细的CO2卫生标准，用于评价室内空气的清洁程度。日本室内环境空气中CO2的基准见表2 [12]。
??表2?日本室内环境CO2浓度的基准
CO2浓度，% 室内空气清洁程度
0.07 良
0.07~0.10 可
0.10~0.20 尚可
0.20~0.50 不良
0.50以上 zui不良
1.00以上 危险
美国加热、制冷及空调工程师协会（ASHRAE）标准62―1989的推荐值为：室内空气中CO2的浓度等于1571.4 mg/m3 （800ppm），这一标准在美国被普遍采用[13-14]。澳大利亚健康建筑有限公司（HBI）经验认为：当室内CO2浓度在785.7―1375 mg/m3 （400―700ppm） 时，空气质量为“好”；当CO2浓度在1571.4―4910.7 mg/m3 （800―2500ppm） 时，空气质量为“差”[15]。韩国卫生部实施的公共卫生法标准中规定CO2浓度为1964.3 mg/m3 （1000ppm／8h）[16]。
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